時(shí)間：2023-05-29 17:59:25
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇微控制器，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
白光LED驅(qū)動(dòng)器的主要構(gòu)件是一個(gè)振蕩器、一個(gè)電荷泵和一個(gè)穩(wěn)流電流源。美國國家半導(dǎo)體公司 (national.com)生產(chǎn)一種在高度集成的LM2791/2型 IC內(nèi)包含以上三種構(gòu)件的器件。白光LED驅(qū)動(dòng)器通常與手機(jī)基帶控制器或微控制器串聯(lián)使用。你可以方便地采用LM2791/2來提供一個(gè)時(shí)鐘源。你只要考慮到在快速充放電電容器（C1）兩個(gè)引腳上有一個(gè)偽方波，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單而有用的電路。你可以從這兩引腳上獲得這一偽方波，并凈化之。
圖1，白光LED驅(qū)動(dòng)器可以兼做微控制器的時(shí)鐘源。
為了完成這個(gè)任務(wù)，你可將這一偽方波信號(hào)通過一只330Ω電阻器R1注入一個(gè)簡單的倒相器門，如一個(gè)DM7404型十六進(jìn)制倒相器（圖1）。凈信號(hào)是一個(gè)純凈的2MHz時(shí)鐘源。示波器圖形示出了偽方波以及倒相器輸出端的凈化方波（圖2）。你可以將這個(gè)信號(hào)用做基帶控制器或微控制器的簡單時(shí)鐘源，以便執(zhí)行諸如小鍵盤解碼或電池識(shí)別檢測(cè)等簡單任務(wù)。
圖2，邏輯倒相器凈化來自快速充放電電容器的偽方波（上部）；凈化方波（底部）是微控制器的穩(wěn)定時(shí)鐘源。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；嵌入式；開發(fā)；研究
中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 18-0000-01
單片機(jī)微控制器不同于微處理器，從抽象化比喻來說，嵌入式單片機(jī)如果說是航空母艦的話，那么微處理器就是戰(zhàn)斗機(jī)，微控制器是整合了所有處理系統(tǒng)的一個(gè)載體平臺(tái)。嵌入式單片機(jī)主要以電子生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)相關(guān)，是節(jié)省勞動(dòng)力創(chuàng)造生產(chǎn)總值的必備利器。為現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展起到了巨大的革新意義。單片機(jī)按CPU處理字的長度分就CPU處理字的長度而言，有4位、8位、32位單片機(jī)，按使用范圍分可分為通用單片機(jī)和專用單片機(jī)兩大類。單片機(jī)實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，其CPU可以對(duì)I/O端口直接進(jìn)行操作，位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。另外，由于CPU、存儲(chǔ)器及I/O接口集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的可靠性非常高。
一、微控制器基本構(gòu)成要點(diǎn)
單片機(jī)芯片即是一整的微型計(jì)算機(jī)，對(duì)于批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機(jī)品種間進(jìn)行匹配選擇；同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機(jī)引腳已減少到8個(gè)或更少。從而使應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。隨著信息時(shí)代的迅速發(fā)展，越來越多的微軟產(chǎn)品走入千家萬戶，極大地推動(dòng)了現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)步伐，單片機(jī)微控制器也迅速覆蓋到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，現(xiàn)金階段所有的高科技研發(fā)機(jī)構(gòu)，都在對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)日以繼夜的研究當(dāng)中，而且具有中國化的單片機(jī)技術(shù)也相對(duì)成熟起來。
單片機(jī)微控制器的編程是開發(fā)的重點(diǎn)方向，當(dāng)下越來越多的高科技產(chǎn)品需要微控制器來進(jìn)行運(yùn)作，而單片機(jī)微控制器的程序相對(duì)來說就要單一的多了。所以為了能夠提高單片機(jī)微控制器的性能，新的語言編程工作需要的就會(huì)很多。尤其是程序的可操作性，對(duì)于指令的編輯要具有可靠性、升級(jí)能力，加密性能等。由于商業(yè)競爭的需要，每個(gè)企業(yè)在推出一款新的產(chǎn)品的時(shí)候，都要對(duì)其內(nèi)部核心技術(shù)進(jìn)行高加密處理。
單片機(jī)微控制器在進(jìn)行程序編輯的時(shí)候，由于需要不停的語言改動(dòng)，就難免會(huì)出現(xiàn)誤差，當(dāng)程序編寫誤差加大的時(shí)候，很多編寫技師會(huì)進(jìn)行刪除，但是還是會(huì)有很多數(shù)據(jù)碎片遺留在程序內(nèi)部，經(jīng)常性的刪除會(huì)對(duì)單片機(jī)的整體使用壽命造成縮短，所以當(dāng)要進(jìn)行程序編輯的時(shí)候，首先要進(jìn)行微控制器的內(nèi)存空間進(jìn)行預(yù)算，避免由于反復(fù)的編寫，造成程序在運(yùn)行期間出現(xiàn)偏差。還要對(duì)所有的內(nèi)部程序激勵(lì)變量進(jìn)行預(yù)算，因?yàn)橐坏﹥?nèi)部變量反差過大的時(shí)候，單片機(jī)整體會(huì)出現(xiàn)高頻度熱度，會(huì)引發(fā)單片機(jī)停止工作，直接損壞。
單片機(jī)微控制器在不斷的推動(dòng)過程中，從最早的B語言進(jìn)行程序編程到現(xiàn)階段被廣泛使用的C語言編程，無論從結(jié)構(gòu)上還是編輯速度上，C語言都是最為快捷方便的。而且現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)先用C語言編輯程序，然后再錄入到單片機(jī)為控制內(nèi)，這樣極大的改善了微控制器的使用壽命，而且準(zhǔn)確率更加精確。當(dāng)單片機(jī)微控制器需要編輯程序的時(shí)候，首先編輯人員要對(duì)所需要編輯的程序掌握清楚，對(duì)于單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造也要十分明了，只有對(duì)單片機(jī)微控制器的硬件方面、軟件方面都十分了解才能進(jìn)入程序編寫。這是因?yàn)楝F(xiàn)在的企業(yè)所開發(fā)的產(chǎn)品采用的程序都不相同，所以在編寫程序之前要對(duì)產(chǎn)品本身有所掌握的，在對(duì)于過時(shí)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)的時(shí)候，不可以進(jìn)行相互對(duì)接程序，必須要重新編寫，因?yàn)槌绦蚺c程序的不同，只能覆蓋，不可以續(xù)寫。
三、微控制器程序編寫檢測(cè)
隨著編寫程序越來越多，其中可操作性、穩(wěn)定性、安全性抗干擾性能是所有廠家最為關(guān)心的問題，在程序編寫完成后，都進(jìn)行產(chǎn)品的檢測(cè)工作，首先測(cè)量產(chǎn)品的操作是否方便快捷，之后進(jìn)行高頻段穩(wěn)定性測(cè)試，完成后進(jìn)入安全性能測(cè)試，下一步進(jìn)行多種物質(zhì)元素干擾性測(cè)試，首先進(jìn)行存儲(chǔ)部分的干擾性能測(cè)試。因?yàn)閱纹瑱C(jī)微控制器所有的指令都需要存儲(chǔ)以及支配，存儲(chǔ)系統(tǒng)尤為重要，采用專業(yè)高電頻、電磁儀器，進(jìn)行壓力測(cè)試，配合一起的監(jiān)控，如果波段出現(xiàn)明顯的變化，則說明產(chǎn)品的抗干擾能力不夠，這個(gè)時(shí)候就需要加強(qiáng)抗干擾能力的操作。當(dāng)一切正常后，進(jìn)入到產(chǎn)品頻率測(cè)試，最后產(chǎn)品在經(jīng)過反復(fù)的故障性測(cè)試后，才可以正式上市，所以微控制器程序編寫檢測(cè)是保證產(chǎn)品最總是否合格的最重要的程序。
四、微控制器關(guān)鍵技術(shù)分析
隨著對(duì)微控制器程序編輯不斷的研究深入，越來越多的技術(shù)被推新出來，在眾多工業(yè)產(chǎn)品、電子產(chǎn)品領(lǐng)域當(dāng)中，成為現(xiàn)代化電子技術(shù)中最為關(guān)鍵的技術(shù)。
微控制器內(nèi)部是結(jié)合了以中央處理器為中心控制，鏈接內(nèi)存等元部件構(gòu)成的，而且嵌入式微控制器無論是體積還是性能，操作方面十分方便，特別是把所有關(guān)聯(lián)技術(shù)結(jié)合到集成塊當(dāng)中，極大的提高了產(chǎn)品的性能，減少了物體空間。電路板在不斷地減少電子元部件的安裝，現(xiàn)階段的電子產(chǎn)品超薄就體現(xiàn)了微控制器的巨大作用。而且在嵌入式單片機(jī)的研究仍然在繼續(xù)，未來的微控制器研發(fā)的路上還有許多難題，所以我們要加大對(duì)單片機(jī)的研發(fā)與使用，只有通過實(shí)踐與理論相結(jié)合的技術(shù)，才是符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展需要的新技術(shù)。
微控制器是當(dāng)今高科技產(chǎn)品至關(guān)重要的核心技術(shù)。通過微控制器的載體作用，會(huì)有越來越多的新技術(shù)被融入其中，未來將進(jìn)入微分子時(shí)代，納米微控制器時(shí)代，屆時(shí)微控制器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷谌氲轿覀兯械纳罟ぷ鳟?dāng)中。
參考文獻(xiàn)：
[1]鐘富昭.8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.
[2]王東峰.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.
mc68300系列微控制器的特點(diǎn)
mc68300系列微控制器采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)用戶的要求，選擇不同的模塊，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合。現(xiàn)在廣泛使用的已有十余種產(chǎn)品，一般其組成如圖1所示。
它們具有以下共同的特點(diǎn)或模塊：
⑴ 中央處理單元（cpu）：采用在mc68020基礎(chǔ)上形成的32位cpu，稱作cpu32。它與mc68020的指令系統(tǒng)基本相同，并且還增加了多條適合于微控制器應(yīng)用的指令，這樣，在開發(fā)過程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達(dá)25mhz。
⑵ 由于采用了全靜態(tài)設(shè)計(jì)、高速互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（hcmos）工藝制造，所以mc68300系列微控制器都具有較低的功耗。工作頻率可以從131khz到25.17mhz變化。當(dāng)使用低功耗停機(jī)指令完全停止系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，仍可保存所有寄存器的內(nèi)容不變。
⑶時(shí)鐘頻率較其它微控制器低很多。它采用32.768khz的石英晶體，由片內(nèi)的鎖相環(huán)（pll）電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，容易滿足電磁兼容性（emc）的要求。
⑷ mc68300系列微控制器均有系統(tǒng)集成模塊（sim）。該模塊由外部總線接口（ebi）、片選控制、系統(tǒng)保護(hù)子模塊、測(cè)試子模塊和系統(tǒng)時(shí)鐘組成。
外部總線基于mc68020總線，提供24根地址線、16根數(shù)據(jù)線及用于數(shù)據(jù)傳送和中斷請(qǐng)求等功能的控制信號(hào)線。數(shù)據(jù)總線允許8位或16位訪問方式，并允許動(dòng)態(tài)改變總線寬度。
片選控制具有12根獨(dú)立的可程控的片選信號(hào)輸出，用于系統(tǒng)擴(kuò)展、增加外部設(shè)備和外部芯片。
⑸ 一般均有隊(duì)列串行模塊（qsm）。該模塊為mc68300系列微控制器提供兩個(gè)獨(dú)立的串行通信接口，它們分別是隊(duì)列串行外圍接口qspi和串行通信接口sci。
除具有上述共同特點(diǎn)或模塊外，mc68300系列微控制器的主要產(chǎn)品還分別有如下特點(diǎn)或模塊：
⑴ mc68331
除包括cpu32、sim和qsm模塊外，還含有通用定時(shí)（gpt）單元。gpt可以實(shí)現(xiàn)輸入捕捉（ic）、輸出比較（oc）、脈沖寬度累加（pai）、脈沖寬度調(diào)制（pwm）、輔助定時(shí)器時(shí)鐘輸入（pclk）等功能。
近期motorola還公布了mc68331的低電壓（工作電壓2.7v-3.6v）芯片mc68ck331。它的工作頻率仍可達(dá)16mhz，但功耗已大大降低，特別適合于由電池供電的便攜式產(chǎn)品。
⑵ mc68332
mc68332除包括mc68300系列共有的模塊外，還包括2kb ram、半智能化的定時(shí)處理單元（tpu）。
tpu是mc68332最具特色的模塊之一。它有自己的執(zhí)行單元、3級(jí)優(yōu)先級(jí)控制器、數(shù)據(jù)ram、雙定時(shí)基準(zhǔn)和微程序rom等。它可獨(dú)立于cpu之外，執(zhí)行各種定時(shí)、脈沖生成、電機(jī)（特別是步進(jìn)電機(jī)）控制、頻率測(cè)量等與時(shí)間有關(guān)的操作，可大大減輕cpu的負(fù)擔(dān)。
motorola最近已可提供mc68332的低電壓（工作電壓3.0v-3.6v）版本產(chǎn)品mc68lk332，在實(shí)現(xiàn)低功耗的同時(shí)，其工作頻率仍可達(dá)16mhz，適合便攜式產(chǎn)品。
⑶ mc68336
除具有mc68332的所有模塊和功能外，還有5.5k bram、可重構(gòu)定時(shí)器模塊4（ctm4）、16通道的10位隊(duì)列化模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（qadc）。
mc68336共有7.5kb ram，分為4kb和3.5kb兩個(gè)部分，均具有mc68332的2kb ram的全部特性。
⑷ mc68376
除具有mc68336全部功能外，還包括8k brom模塊、can2.0b控制器模塊（toucan）兩個(gè)部分。
⑸ mc68ck338
mc68ck338與mc68331相比，主要區(qū)別為：把mc68331中的gpt改為可重構(gòu)定時(shí)模塊6（ctm6）；中央處理單元cpu32和系統(tǒng)集成模塊sim均為低功耗模塊，工作電壓為2.7v-3.6v，工作頻率上限為14.4mhz，所以較適合于用電池供電的便攜式產(chǎn)品。
⑹ mc68f333
mc68f333與上述產(chǎn)品相比，主要區(qū)別為：增加了64k e2prom。
⑺ mc68334
mc68334與前述的微控制器相比，其主要差別是：把2kb ram改為1kb ram；去掉了串行外圍接口（qsm）模塊；但輸入輸出引腳增加到47。
⑻ mc68360
mc68360適合于通信類產(chǎn)品應(yīng)用。與其它產(chǎn)品相比，它有較大變化：使用增強(qiáng)型cpu32，即cpu32+；帶4個(gè)高速同步hdlc接口，2個(gè)異步串行口，14路dma，32條地址線；4個(gè)定時(shí)器，8個(gè)片選端。
除上述產(chǎn)品外，還有mc68340、mc68349、mc68328、mc68356等產(chǎn)品，在此不再一一列舉。
mc68300系列微控制器的開發(fā)
mc68300系列微控制器普遍采用了流水線結(jié)構(gòu)、24位地址線和16位數(shù)據(jù)線，尋址能力可達(dá)16m～32m。有些片內(nèi)的各種存儲(chǔ)器可做到68kb以上。所以，程序復(fù)雜程度和開發(fā)難度都有較大的增加。為此，開發(fā)工具和開發(fā)手段都必須相應(yīng)變化。
用于開發(fā)mc68300系列微控制器的開發(fā)工具主要有如下幾種：
⑴ cds32高性能仿真系統(tǒng)
cds32包括仿真器和總線狀態(tài)分析器，可對(duì)mc68300系列微控制器的性能進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。在pc機(jī)上開發(fā)的目標(biāo)碼能裝入到cds32上運(yùn)行。它有1m字節(jié)以上的仿真存儲(chǔ)器，8k×64位分析器緩沖器具有跟蹤實(shí)時(shí)事件的能力。cds32還具有斷點(diǎn)操作靈活、硬件調(diào)試簡單等特點(diǎn)，仿真速度高達(dá)33mhz。cds32有一個(gè)仿真頭，用該仿真頭取代目標(biāo)系統(tǒng)上的mcu。
⑵ mmds1632
它是一種較高級(jí)的仿真器，提供了高速、實(shí)時(shí)的軟件和硬件仿真，可以完全替代mcu。
⑶ m68mevb1632
該系統(tǒng)的硬件由底板m68mpfb1632和名片卡計(jì)算機(jī)m68mpb33x組成，軟件包括icd32、iasm32、prog32等部分。icd32是在線調(diào)試程序，界面友好，可同時(shí)顯示6個(gè)窗口，系統(tǒng)運(yùn)行情況一目了然。支持多種運(yùn)行方式和豐富的調(diào)試命令，并可進(jìn)行反匯編，對(duì)調(diào)試程序很方便。iasm32
是針對(duì)cpu32的交叉匯編程序，具有豐富的匯編命令、宏指令和控制運(yùn)算，支持多窗口程序編輯和多層子程序嵌套，可以進(jìn)行模塊化程序設(shè)計(jì)。prog32是對(duì)mcu片內(nèi)的e2prom進(jìn)行編程，利用程序也可對(duì)片外的eprom進(jìn)行編程。
在實(shí)際開發(fā)時(shí)，首先在開發(fā)器上進(jìn)行程序編寫和調(diào)試，然后利用事先在目標(biāo)板上設(shè)置的bdm（10pin）插座和開發(fā)器所帶的扁平電纜，把目標(biāo)系統(tǒng)和pc機(jī)連接起來就可以用icd32對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。我們?cè)谟胢c68332研制經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)時(shí)就采用了這種方法和工具，完成了項(xiàng)目的開發(fā)。
基于mc68332的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)
以mc68332為主組成的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)如圖2所示。
在這個(gè)系統(tǒng)中，64k ram采用非易失ram，128k rom選用eprom，它們與mc68332的sim模塊相連，各種接口控制信號(hào)均由sim產(chǎn)生。rom中存放各種系統(tǒng)程序，ram中存放系統(tǒng)參數(shù)和用戶編寫的加工程序。
i/o口是該系統(tǒng)的離散輸入輸出口，它由mc68b21實(shí)現(xiàn)。鍵盤由8279鍵盤專用控制電路控制，它由48個(gè)薄膜鍵組成。lcd采用256×128點(diǎn)陣的圖形液晶顯示器，其控制器為sed1330。mc68b21、8279和lcd均連接到sim模塊，所需片選信號(hào)和其它接口信號(hào)由sim產(chǎn)生。
驅(qū)動(dòng)電路連接到tpu模塊，由tpu模塊根據(jù)cpu32寫入的數(shù)據(jù)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行控制。tpu可以同時(shí)控制4臺(tái)4相步進(jìn)電機(jī)，提供的信號(hào)最高頻率為22.5khz，而且加減速度、旋轉(zhuǎn)方向和速度都可以編程控制，應(yīng)用十分方便。
通信接口由qsm模塊實(shí)現(xiàn)。電平轉(zhuǎn)換分別由max3232和max487完成，前者是ttl/232電平轉(zhuǎn)換電路，后者是ttl/485電平轉(zhuǎn)換電路，這樣就使系統(tǒng)具有rs－232c和rs－485通信能力，可以方便的與上位計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備通信，提高了系統(tǒng)的性能。
復(fù)位電路由imp811等組成，可以接受面板上的手動(dòng)復(fù)位信號(hào)。由于mc68332的reset信號(hào)是雙向信號(hào)，所以imp811的輸出經(jīng)過74hc03隔離。imp811可以提供可靠的上電和手動(dòng)復(fù)位信號(hào)，因此可以提高系統(tǒng)的可靠性。
結(jié)束語
Innovasic公司發(fā)現(xiàn)了CISC的潛在機(jī)遇，設(shè)計(jì)制造了一款與Freescale公司68K系列相兼容的、新型32位Fido 1100微處理器芯片。Fido 1100并不只是一款克隆68K的產(chǎn)品，而是在68K結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了創(chuàng)新的外設(shè)與硬件實(shí)時(shí)任務(wù)切換等新技術(shù)。
仿制高手
Fido是Innovasic生產(chǎn)的第一款兼容于68K的芯片。其實(shí)Innovasic是克隆微處理器經(jīng)驗(yàn)豐富的廠家。過去十年以來，Innovasic的工程師們?cè)鵀橥．a(chǎn)的多個(gè)8位和16位微控制器生產(chǎn)過完全兼容的替代產(chǎn)品。不僅軍方是Innovasic的大量客戶，在尋找市面上難以找到的產(chǎn)品時(shí)，嵌入式和業(yè)界的設(shè)計(jì)人員也會(huì)經(jīng)常想起Innovasic。lnnovasic的仿制經(jīng)驗(yàn)使其充滿自信地推出了自己的原始芯片F(xiàn)ido，這款芯片雖然沿用了68K的編程模式和指令集，但芯片關(guān)鍵的微結(jié)構(gòu)內(nèi)核、內(nèi)部總線、以及外設(shè)等的設(shè)計(jì)都是自主的創(chuàng)新。例如，F(xiàn)ido使用的鐘頻提高到66MHz，以取勝于Freescale的680x0和ColdFire。
真正的實(shí)時(shí)
Fido的設(shè)計(jì)讓人感覺有些“自相矛盾”。如它所兼容的68K指令集是卡特時(shí)代的產(chǎn)品，但Fido的微結(jié)構(gòu)內(nèi)核卻驚人地現(xiàn)代化。Fido芯片的外設(shè)類別看似極為平常的I/O，而其實(shí)現(xiàn)卻絕非一般。粗覽數(shù)據(jù)表時(shí)，F(xiàn)ido顯得十分普通，但實(shí)際上卻有創(chuàng)新的技術(shù)內(nèi)涵。Fido通過硬件取代一貫沿用的常規(guī)軟件任務(wù)切換，提高性能的同時(shí)也簡化了新手的使用。片上有五組32位程序員可見的地址、數(shù)據(jù)和控制，狀態(tài)寄存器組。可以在單一時(shí)鐘周期內(nèi)，從某一寄存器組切換到其他任一組。由這套硬件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軟件任務(wù)切換功能，或代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的初等操作內(nèi)核。嵌入式應(yīng)用中，有了這套硬件，就足夠應(yīng)付五個(gè)任務(wù)以內(nèi)的一切操作管理了。五個(gè)任務(wù)以下的操作管理也是一般應(yīng)用都會(huì)用得著的。Innovasic建議，任務(wù)多于五個(gè)時(shí)，僅需在五組中的一組上運(yùn)行傳統(tǒng)的軟件任務(wù)管理程序或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)即可。
Fido維護(hù)這五個(gè)任務(wù)，采用物理上雙份的程序員可見寄存器組，而且可以指定某一份在某個(gè)周期上使能。五個(gè)寄存器組的用戶及監(jiān)控的特權(quán)級(jí)別與68K編程器的相同，當(dāng)中斷或異常發(fā)生時(shí)，便無需處理器再行干預(yù)切換事物了。Fido的片上中斷控制器中含有中斷屏蔽位、中斷優(yōu)先級(jí)位、和為硬件任務(wù)指定中斷源域。從而，在該中斷開放的情況下，就能夠觸發(fā)硬件任務(wù)的切換，或是由當(dāng)前任務(wù)，如同任一68K處理器一樣，來處理中斷。
任務(wù)切換還有其他一些因素。程序員可以給五個(gè)寄存器組各分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)，使高優(yōu)先級(jí)任務(wù)能中斷當(dāng)前任務(wù)。另外，當(dāng)前任務(wù)也能把自己置于休眠態(tài)，將控制讓予其他任務(wù)。從而，可以使用一個(gè)定時(shí)器即可簡單地實(shí)現(xiàn)任務(wù)輪換，或優(yōu)先級(jí)任務(wù)切換。各種任務(wù)排列組合后的切換算法都是可能的，Innovasic認(rèn)為這是留給程序員的最好練習(xí)。
緊拽住軟件價(jià)值鏈
Fido將Freescale CPU32+的指令集的字節(jié)數(shù)加倍，其執(zhí)行時(shí)間與Freescale指令相比，處處有一個(gè)時(shí)鐘周期的差異。這一點(diǎn)并不奇怪，F(xiàn)reescale的CPU32+，芯片不同，執(zhí)行時(shí)間也不盡相同。作為Fido的客戶，要充分以利用CPU32+軟件開發(fā)工具在這方面已有的功能。就是說，絕大多數(shù)68K的開發(fā)工具Fido都可以利用。如Fido這樣的新開發(fā)的處理器，尚未建立自己軟件庫之前，都可以從Freescale原有開發(fā)工具中獲取幫助。
Fido在確定性輸出方面，有三大特點(diǎn)：高速緩存具有確定性；I/O極具靈活性；和任務(wù)切換僅需單周期。
Fido所用的高速緩存并非是常用的那種高速緩存，實(shí)際是32KB的。程序員可以拆分和從新映射到處理器的幾乎全部代碼空聞。這樣的安排，比通常中間暫存的DRAM更加靈活。它已經(jīng)不是普通意義下的緩存，倒是更像可寫又可控的存儲(chǔ)器。另外最重要地是，它克服了通常高速緩存存在的不確定性。不確定性是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中最致命的缺陷。Fido 1100除去32KB的確定性緩存，還附加24KB SRAM的一般暫存存儲(chǔ)器。
Fido的I/O，像許多微控制器片上集成的I/O控制器一樣，支持以太網(wǎng)、UART、12C、CAN、SPI、和其他一些常用接口。實(shí)際上，F(xiàn)ido具有四個(gè)通用的可編程I/O控制器(UIC)，由它們模擬出上述的各種外設(shè)接口。每個(gè)UIC(見圖1)可以表現(xiàn)為高速串行口、16位并行口等等，直到lO～100Mb/s以太網(wǎng)的MAC。Fido芯片上的每個(gè)UIC，都可以通過改變固件，而實(shí)現(xiàn)不同的配置或各種各樣的產(chǎn)品。
Fido的可編程I/O接口，是通用的但非唯一。Fido的I/O設(shè)計(jì)與Ubicom的IP3000系列芯片的很相似。Cradle、Cavium Networks、Triscend(已被Xilinx收購)、Morpho、Stretch、和Freescale等公司所生產(chǎn)的芯片，片內(nèi)都具有可編程的I/O引擎，用以模擬各種標(biāo)準(zhǔn)的接口。然而，F(xiàn)ido的方案中，UIC引擎的編程不是由用戶完成的。這一點(diǎn)與Freescale公司PowerQUICC處理器中的通信引擎類似。Innovasic將UIC引擎的結(jié)構(gòu)及其指令的版權(quán)，死死地捏在自己手中。目前，Innovasic免費(fèi)向客戶提供設(shè)備接口的管理固件，它還宣布不久的將來，會(huì)有軟件外設(shè)問世，眼下的客戶暫時(shí)要受點(diǎn)委屈。
調(diào)試問題
應(yīng)該在編程時(shí)就該把調(diào)試和排錯(cuò)考慮在內(nèi)。調(diào)研表明，嵌入式的編程人員花費(fèi)在調(diào)試上的時(shí)間，在項(xiàng)目的策劃、工程和編程的總時(shí)間里，約占40％以上。調(diào)試已經(jīng)成為開發(fā)者最頭疼的一項(xiàng)工作。綜上所述，需要一個(gè)能提供現(xiàn)成的優(yōu)秀調(diào)試工具的市場。很早以前，已有少數(shù)處理器 生產(chǎn)商將調(diào)試電路直接集成在芯片之中。如Freescale的后臺(tái)調(diào)試模塊(BDM，BackgroundDebugModule)。BDM很受嵌入式編程人員的歡迎。Innovasic沒有復(fù)制Freescale的BDM，而是研制了自己的BDM替代品，起名為軟件評(píng)價(jià)與集成調(diào)試環(huán)境，英文名的字頭縮寫是SPIDER(Software Profiling and Integrated Debug EnviRonment)。SPIDER包括硬件斷點(diǎn)，跟蹤緩沖器，上下文識(shí)別寄存器等功能部件。
這些硬件資源與開發(fā)用宿主機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)GNU/Eclipse操作系統(tǒng)、軟件工具等通過芯片上的串口(通常是以太口)或是片上的JTAG口相連接。硬件斷點(diǎn)與近代異常中斷標(biāo)準(zhǔn)中的典型做法一樣。它們應(yīng)有上下文識(shí)別能力，應(yīng)可設(shè)置成僅在指定上下文激活時(shí)才去觸發(fā)。程序員在調(diào)試五個(gè)硬件上下文寄存器中的任一個(gè)時(shí)，其他四個(gè)上下文寄存器應(yīng)該照舊運(yùn)行。
Fido片上的24KB SRAM、外部RAM、或是連接于以太口或JTAG口上的其他外存，都可以用作跟蹤緩沖器。因而可以說，F(xiàn)ido具有無限的事件記錄能力，視外存的容量而定。如果程序員打算跟蹤的事件量過大，JTAG或以太口的帶寬可能會(huì)限制存儲(chǔ)器容量的發(fā)揮，但是無論如何，它畢竟是其他芯片所沒有的很有用的選項(xiàng)。只要不是對(duì)以太網(wǎng)接口本身進(jìn)行調(diào)試，可以通過JTAG使用以太網(wǎng)，這樣做能夠相當(dāng)大地改善帶寬。要是工作于66MHz鐘頻，使用Fido的以太口會(huì)實(shí)現(xiàn)從容不迫的跟蹤記錄，而不致產(chǎn)生瓶頸。
Fido有一套包括：SDRAM控制器、雙通道DMA控制器、片選信號(hào)系統(tǒng)、和各種門類的計(jì)數(shù)／定時(shí)器等穿插在一起的電路，用它可以組成各種硬件設(shè)備。內(nèi)部數(shù)據(jù)通道位寬雖是32位，而芯片的外部數(shù)據(jù)總線則為16位，另有16位的SDRAM接口，其中有13位為地址線，接口運(yùn)行于內(nèi)核頻率的66MHz。像各有自我側(cè)重的CISC處理器一樣，F(xiàn)ido能夠完成向任意外部地址傳輸非整體總線寬度的數(shù)據(jù)。
能買得起嗎?
Fido是哪一類的處理器，在哪些方面有競爭力呢?Fido 1100是具有大量數(shù)據(jù)輸出門，16位封裝，低價(jià)位(每千片單價(jià)10美金)，與時(shí)俱進(jìn)的32位微處理器。Fido 1100，比一般簡單的微控制器多硬件的乘法器和筒形移位寄存器。它是16位難于滿足性能要求時(shí)的潛在升級(jí)產(chǎn)品。Fido 1100雖說是新芯片，而實(shí)際上與Freescale的68K同宗。所以，68K的開發(fā)系統(tǒng)、68K的經(jīng)驗(yàn)，和原有的支撐軟件都可以照樣使用。
Fido的部分魅力來自68K的血統(tǒng)，所以原有基于68K的各種芯片，自然而然地就成為相互競爭的對(duì)手。
表1中的ColdFire 5206與Fido價(jià)格一樣，而運(yùn)行速度較Fido慢了一倍，片上的RAM及外設(shè)也都較少。至于ColdFire v2，有Fido缺乏的硬件乘法累加器(MAC)和整數(shù)除法指令，可惜對(duì)許多用戶也還是不足夠。Freescale的其他基于CPU32的控制器，如68360、68328等，與Fido的性能相當(dāng)，可惜的是，它們的外設(shè)都是硬線邏輯的。純種的680x0處理器，如030、040，它們的工作頻率較低，都只有40MHz，比Fido的運(yùn)行速度慢，而價(jià)格又高出很多。但是，它們比Fido多了浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)，卻又缺乏外設(shè)。正確地說，它們的差異，原自于服務(wù)目標(biāo)的不同。ColdFire有更多更好的性能，運(yùn)行速度也很高。其中的5270系列與Fido有同樣的速度，同樣的外設(shè)、總線、存儲(chǔ)控制器，和同樣的價(jià)格。Freescale的芯片都使用的是慣用高速緩存，故而都存在令人煩心的時(shí)鐘周期不確定的缺陷。
注意：Fido的可變成通用I/O控制器一次只能模擬一種I/O接口。例如，一個(gè)UIC編程為以太網(wǎng)的MAC時(shí)，就不能再同時(shí)編程為UART。所以有些場合，F(xiàn)ido的I/O能力比專用的I/O控制器受到更多的限制。表中的N/A位數(shù)據(jù)未能提供。
結(jié)語
總而言之，Innovasic的Fido 1100為新型的32位微控制器開創(chuàng)了一個(gè)新的起點(diǎn)。多少年來，68K芯片一直缺乏第二來源。在ARM、MIPS、和Power Architecture的芯片都有多個(gè)廠家供貨的時(shí)代，能夠看到一向保守的68K也有了第二來源，令人十分欣慰。
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，芯片執(zhí)行時(shí)間的可預(yù)測(cè)性是頭等重要的大事；軟件的執(zhí)行時(shí)的時(shí)間擺動(dòng)會(huì)引起機(jī)械問題或復(fù)雜的調(diào)整問題。有少數(shù)的重要項(xiàng)目的開發(fā)者的全部的工作就在于計(jì)算周期數(shù)。在那里，高速緩存被禁用，就連DRAM也需經(jīng)過仔細(xì)地處理，因?yàn)槠渌⑿轮芷谟袝r(shí)會(huì)意想不到地中斷總線的正常活動(dòng)。這樣的市場，正是Innovasic展示自己經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)ido顯示克服周期搖擺的良好時(shí)機(jī)。
對(duì)于主流的開發(fā)者，Innovasic應(yīng)該可以頂替Freescale的ColdFire系列產(chǎn)品。Fido使用軟件來定義各種外設(shè)的特色，對(duì)于那些混合型終端產(chǎn)品的開發(fā)者具有最大的誘惑力。他們期望能夠輕松地配置出混合的設(shè)備，伴隨著自然而然地同時(shí)也就得到了期望得到的終端產(chǎn)品。花費(fèi)同樣10美元的代價(jià)，用下載軟件的方法就可以獲得各種所需的I/O的組合，再加上Fido獨(dú)具的68K血統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于既求實(shí)用又具懷舊情調(diào)的開發(fā)者，F(xiàn)ido將是最佳的選擇。(梁合慶編譯)
安捷倫助力中國納米技術(shù)發(fā)展
“STM32系列微控制器是內(nèi)最為成功的基于ARM-M處理器的32位微控制器，根據(jù)ARM的統(tǒng)計(jì)，從2007年-2011年，售出的基于Cortex―M內(nèi)核微控制器中，STM32的累積出貨占總額的45％，幾乎每兩顆中就有一顆是STM32。”意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)副總裁兼微控制器、存儲(chǔ)器和安全微控制器產(chǎn)品部總經(jīng)理ClaudeDardanne說。
近日，意法半導(dǎo)體宣布STM32F4系列微控制器產(chǎn)品上市。作為STM32平臺(tái)的新產(chǎn)品，STM32F4系列基于最新的ARMCortex-M4內(nèi)核，在現(xiàn)有出色的STM32微控制器產(chǎn)品組合中新增了信號(hào)處理功能，并提高了運(yùn)行速度。
“STM32F4系列引起市場關(guān)注有多方面的原因，其中最直接的原因?yàn)樵撓盗惺瞧裥阅茏罡叩腃ortex-M微控制器，且已上市。意法半導(dǎo)體量產(chǎn)的STM32微控制器平臺(tái)擁有250佘種兼容產(chǎn)品、界最好的應(yīng)用開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)、以及出色的功耗和整體功能。F4系列是STM32產(chǎn)品家族的頂級(jí)產(chǎn)品，目前，意法半導(dǎo)體的Cortex-M微控制器共有4個(gè)產(chǎn)品系列：STM32F1系列、STM32F2系列和SqWl32L1系列，這3個(gè)系列均基于Cortex-M3內(nèi)核；新的F4系列基于Cortex-M4內(nèi)核。”ClaudeDardanne表示。
除引腳和軟件兼容高性能的F2系列外，F(xiàn)4的主頻(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持單周期DSP指令和浮點(diǎn)單元、更大的SRAM容量(192KB，F(xiàn)2是128KB)、512KB一1MB的嵌入式閃存以及影像、網(wǎng)絡(luò)接口和數(shù)據(jù)加密等更先進(jìn)的外設(shè)。意法半導(dǎo)體的90nmCMOS制造技術(shù)和芯片集成的ST實(shí)時(shí)自適應(yīng)“ART加速器”實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先的零等待狀態(tài)下程序運(yùn)行性能(168MHz)和最佳的動(dòng)態(tài)功耗。
意法半導(dǎo)體現(xiàn)有的$3W132產(chǎn)品適合各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療服務(wù)、銷售終端設(shè)備(POS)、建筑安全系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化、家庭娛樂等。意法半導(dǎo)體正在利用新的STM32F4系列進(jìn)一步拓寬應(yīng)用范圍。STM32F4的單周期DSP指令將會(huì)催生數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)市場，數(shù)字信號(hào)控制器適用于高端電機(jī)控制、醫(yī)療設(shè)備和安全系統(tǒng)等應(yīng)用。新的STM32F4系列的引腳和軟件完全兼容STM32F2系列，如果STM32F2系列的用戶想要更大的SRAM容量、更高的性能和更快速的外設(shè)接口，則可輕松地從F2升級(jí)到F4系列。此外，目前采用微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器雙片解決方案的客戶可以選擇STM32F4，其在一個(gè)芯片中整合了傳統(tǒng)兩個(gè)芯片的特性。
“意法半導(dǎo)體MCU部門的營收占公司總收入1／10，其中，中國區(qū)MCU的收入占整個(gè)部門的1／3，因而中國市場是我們非常重視的市場。我們的產(chǎn)品在通信、玩具、消費(fèi)、工控制、汽車電子等應(yīng)用領(lǐng)域都有應(yīng)用，只要是有需要高性能、需要DSP處理功能的應(yīng)用場合，都可以用F4系列MCU，這一系列產(chǎn)品是我們向客戶提供的面向高端應(yīng)用的一個(gè)跳躍、一種延伸，我們會(huì)優(yōu)先與合作伙伴合作，但并不意味著我們會(huì)放棄其他客戶，我們服務(wù)的是整個(gè)中國市場。”意法半導(dǎo)體大中國暨南亞地區(qū)微控制器與微處理器應(yīng)用高級(jí)經(jīng)理梁平補(bǔ)充說。
STM32目前共有7大產(chǎn)品系列，180個(gè)型號(hào)，加上最新加入的F4系列，意法半導(dǎo)體擁有界基于Cortex―M核的最完整的微控制器產(chǎn)品線。首批的STM32F4系列均已量產(chǎn)，這將使這家公司在基于ARMCortexM4內(nèi)核的競爭中再度領(lǐng)跑。
微控制器下的光耦參數(shù)特性測(cè)試儀的設(shè)計(jì)
鄧曉千，蔣力立
（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州）
摘要：基于圖形化編程語言LabVIEW，配合計(jì)算機(jī)和單片機(jī)通訊電路所組成的一個(gè)微控制器測(cè)試儀，用于測(cè)量和采集光耦特性數(shù)據(jù)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中利用LabVIEW顯示該光耦器件參數(shù)特性，并保存到PC機(jī)上。
關(guān)鍵詞：LabVIEW、光耦測(cè)試儀器、輸出特性、電流傳輸比
飛思卡爾半導(dǎo)體在加利福尼亞州圣何塞市舉行的DESIGN West大會(huì)上展示其全新的基于ARM Cortex-M0+處理器的Kinetis L系列微控制器(MCU)，再次顯示了其在基于ARM 的嵌入式處理領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。入門級(jí) Kinetis L 系列MCU的首批試用樣件計(jì)劃于第二季度提供。
飛思卡爾能夠以如此快的速度展示Kinetis L系列器件要?dú)w功于在Cortex-M0+核心的開發(fā)過程中與ARM開展了緊密的合作。飛思卡爾是領(lǐng)先的合作伙伴，為ARM定義并開發(fā)世界上能效最高的處理器提供了巨大幫助，這些處理器旨在滿足入門級(jí)應(yīng)用，例如家用電器、便攜式醫(yī)療系統(tǒng)、智能電表、照明、電源和電機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)能效、成本和易用性等方面的嚴(yán)格要求。
飛思卡爾在MCU開發(fā)領(lǐng)域擁有超過30年的經(jīng)驗(yàn)，在新處理器的定義與驗(yàn)證過程中提供了有價(jià)值的知識(shí)和信息，尤其是在I/O處理與調(diào)試支持領(lǐng)域。L系列便是飛思卡爾與ARM密切合作的結(jié)果。這一入門級(jí)MCU系列將卓越的能源效率和易用性與Kinetis 32位MCU系列的性能、外設(shè)集、特性和可擴(kuò)展性相結(jié)合，同時(shí)充分利用了ARM Cortex架構(gòu)固有的低功耗和高性能特性。
飛思卡爾高級(jí)副總裁兼汽車、工業(yè)和多市場解決方案事業(yè)部總經(jīng)理Reza Kazerounian表示：“在ARM新核心的整個(gè)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，飛思卡爾與其開展了密切合作，這使我們成為生產(chǎn)和展示基于Cortex-M0+的MCU的第一家供應(yīng)商，也使我們向市場推出基于ARM架構(gòu)的新產(chǎn)品戰(zhàn)略繼續(xù)向縱深發(fā)展。我們的新型Kinetis L系列MCU將使開發(fā)人員在創(chuàng)建下一代更智能、更小、能效更高的嵌入式應(yīng)用時(shí)有更多設(shè)計(jì)選項(xiàng)。”
A R M執(zhí)行副總裁兼處理器事業(yè)部總經(jīng)理M i k e Inglis表示：“飛思卡爾是第一家向市場中推出基于Cortex-M4處理器的供應(yīng)商，他們?cè)俅纬蔀锳RM處理器方面的先行者，這一次是Cortex-M0+處理器。向其Kinetis產(chǎn)品線中加入L系列產(chǎn)品后，飛思卡爾將創(chuàng)建業(yè)界最廣泛、最具可擴(kuò)展性的ARM Cortex-M MCU組合產(chǎn)品之一，從基于ARM Cortex-M0+處理器的低成本入門級(jí)產(chǎn)品到基于Cortex-M4處理器的高達(dá)4 MB、200 MHz的器件，范圍非常廣泛。”
Kinetis L系列制造時(shí)采用了低漏電、90納米薄膜存儲(chǔ)(TFS)工藝技術(shù)，將卓越的動(dòng)態(tài)和停止電流與強(qiáng)大的處理性能相結(jié)合，使注重能效的設(shè)計(jì)不受8位和16位MCU的限制。廣泛的片上閃存密度選擇和眾多模擬、連接和HMI外設(shè)選項(xiàng)，可以提高各種應(yīng)用的智能特性。
Kinetis L系列還滿足了對(duì)入門級(jí)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵的易用性要求，對(duì)于考慮32位解決方案的開發(fā)人員來說這經(jīng)常會(huì)成為障礙。MCU及其隨附支持包中的特性將提供易用性，支持快速使用新的器件功能。這將允許開發(fā)人員利用Kinetis L系列MCU的全面功效，同時(shí)保持入門級(jí)設(shè)計(jì)的快速開發(fā)周期。
Kinetis系列可以通過兼容的Kinetis K系列器件(在ARM Cortex-M4處理器的基礎(chǔ)上構(gòu)建)實(shí)現(xiàn)向上遷移，獲得DSP性能和高級(jí)特性集成。
在2012年6月召開的飛思卡爾技術(shù)論壇上，飛思卡爾將宣布Kinetis L系列產(chǎn)品的全部細(xì)節(jié)，同時(shí)還提供針對(duì)不同應(yīng)用的演示和深入的客戶培訓(xùn)課程。
Abstract： As a clean， renewable energy， wind energy has become an important part of new energy supplies around the world， and its development prospects are very bright. In order to overcome the shortcomings of poor wind stability， a wind variable pitch control system is designed in this article based on the microcontroller PID algorithm， to achieve constant control of the generator output power.
關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電；變槳；微控制器；PID
Key words： wind power；variable pitch；microcontrollers；PID
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）06-0048-02
0 引言
風(fēng)力發(fā)電由于其清潔無污染、成本低、可再生、蘊(yùn)量巨大等特點(diǎn)，已成為新能源供應(yīng)的重要手段，受到世界各國的高度重視，發(fā)展前景非常廣闊。
為了克服風(fēng)速風(fēng)向的隨機(jī)性所導(dǎo)致的風(fēng)能穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電變漿系統(tǒng)顯得尤為重要。變槳系統(tǒng)是使葉片的槳距角可以隨風(fēng)速風(fēng)向的變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率[1]。本風(fēng)力發(fā)電變漿系統(tǒng)擬采用32位微控制PID算法不斷調(diào)整葉片槳距角，以跟隨變化的風(fēng)速風(fēng)向，實(shí)現(xiàn)最大限度地捕獲風(fēng)能。
1 微控制器PID控制算法
微控制器（Microcontroller），簡稱MCU，也可稱為單芯片微控制器，是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一片芯片中。微控制器由于其顯著的高集成度，低成本，高性能等特點(diǎn)，在工業(yè)智能化、控制自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
從上世紀(jì)七十年代至今，微控制器經(jīng)歷了從4位、8位、16位到32位微控制器的發(fā)展。到本世紀(jì)，幾大主流微控制器制造商都在主推32位微控制器。32位微控制器克服了8位、16位微控制器抗干擾能力差，運(yùn)算速度慢，處理任務(wù)單一等缺點(diǎn)，有效提高了工業(yè)控制性能，功能十分強(qiáng)大，性價(jià)比極高，是工業(yè)控制經(jīng)濟(jì)型用戶的理想選擇[2]。
PID算法由于其技術(shù)成熟，不需要建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型，控制效果顯著，易被熟悉和掌握等特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域經(jīng)久不衰。PID控制就是對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算后，形成一定的控制規(guī)律，其輸入輸出關(guān)系可用微分方程表示為：
u（t）=Kpe（t）+■■e（t）dt+T■■（1）
式中：u（t）——控制器輸出；
e（t）——控制器的輸入（e（t）=r（t）-y（t））；
Kp——控制器的比例放大系數(shù)；
TI——積分時(shí)間常數(shù)；
TD——微分時(shí)間常數(shù)。
基于風(fēng)力發(fā)電變漿系統(tǒng)大時(shí)滯、多干擾等特點(diǎn)，為了克服位置式PID算法運(yùn)算量大，誤動(dòng)作影響大等缺陷，文中微控制器將采用增量式PID控制算法。增量式算法的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)積分環(huán)節(jié)的處理上，其輸出是控制量u（n）的增量Δu（n），誤動(dòng)作影響小。
將公式（1）中的微分■由差分■代替，積分■e（t）dt由∑eKT代替，PID增量式控制算法如下[3]：
un=un-un-1
=K■（e■-e■）+■（■e■-■e■）+■（e■-2e■+e■）
=KP（en-en-1）+Kp■en+Kp■（en-2en-1+en-2）（2）
=KP（en-en-1）+KIen+KD（en-2en-1+en-2）
由上式可知，增量式PID計(jì)算un，只需要記憶當(dāng)前時(shí)刻en和前兩個(gè)時(shí)刻的偏差en-1和en-2。為了便于計(jì)算，初始化時(shí)，使初值en-1=en-2=0，通過采樣數(shù)據(jù)和參數(shù)KP、KD、KI、en、en-1和en-2，實(shí)時(shí)計(jì)算un。
根據(jù)輸出控制增量un，可求出本次控制輸出為：
un=un-1+un（3）
2 微控制器PID算法在風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)中的應(yīng)用
風(fēng)力發(fā)電變槳距控制的原理：為了保證能夠向電網(wǎng)輸送優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的電能，主控制器需要根據(jù)風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電功率等參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整槳葉轉(zhuǎn)過合適的角度，以維持發(fā)電機(jī)輸出功率的恒定。風(fēng)力發(fā)電變槳距微控制系統(tǒng)原理，如圖1所示[4]。
本風(fēng)力發(fā)電變槳距微控制系統(tǒng)采用閉環(huán)負(fù)反饋方式，通過STM32系列的32位微控制器實(shí)時(shí)采樣發(fā)電機(jī)的輸出功率，與設(shè)定的額定功率進(jìn)行比較，其功率的偏差值e作為微控制器PID算法的輸入，根據(jù)微控制器內(nèi)部編寫好的增量式PID控制算法來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)組的槳距角，以實(shí)現(xiàn)功率恒定控制。微控制器增量式PID算法的匯編語言程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示[5]。
在風(fēng)力發(fā)電的啟動(dòng)階段：當(dāng)風(fēng)速小于啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)停機(jī)，槳距角為90°。當(dāng)風(fēng)速大于啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳距角從90°逐漸減小，并通過微控制器不斷檢測(cè)風(fēng)速和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而決定是否繼續(xù)進(jìn)槳，直到0°。
當(dāng)風(fēng)力發(fā)電啟動(dòng)之后：若風(fēng)速大于額定風(fēng)速，發(fā)電機(jī)的輸出功率將大于額定功率。為了保證能夠向電網(wǎng)輸送功率恒定的電能，此時(shí)通過STM32系列微控制器增量式PID算法逐漸增大槳葉槳距角以減小發(fā)電機(jī)的輸出功率，維持發(fā)電機(jī)的輸出功率恒定在額定功率附近[6]；相反，若風(fēng)速小于額定風(fēng)速，發(fā)電機(jī)的輸出功率將小于額定功率，通過微控制器PID算法減小槳葉槳距角以增大風(fēng)輪吸收的風(fēng)功率以維持功率恒定。
3 結(jié)論
由于風(fēng)速風(fēng)向的隨機(jī)性，通過風(fēng)力發(fā)電變漿系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)輸出功率恒定非常重要。本風(fēng)力發(fā)電變漿系統(tǒng)采用了微控制器PID算法調(diào)整葉片槳距角，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率恒定，實(shí)現(xiàn)最大限度地捕獲風(fēng)能。
參考文獻(xiàn)：
[1]葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：73-78.
[2]黃耀君.微控制器發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用需求[J].集成電路應(yīng)用，2013（2）：22-23.
[3]陳杰.基于嵌入式微控制器的PID參數(shù)自動(dòng)整定儀[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2008（6）：85-86.
[4]薛永平.同步無刷風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航變槳控制系統(tǒng)研究[D].陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011：6.
根據(jù)美國國家公路交通安全管理局2006年4月的報(bào)告，駕駛員注意力不集中是大部分事故和近距離碰撞的主要因素。該報(bào)告表明，80%的碰撞和65%的近距離碰撞都與駕駛員注意力不集中有關(guān)，可能是由于疲勞駕駛、使用手機(jī)以及其它分散注意力的因素導(dǎo)致的。由此可見，安全控制變得越來越重要。
智能安全的挑戰(zhàn)
針對(duì)道路安全問題,以往最常見的解決方式主要是加強(qiáng)安全教育，增加警力,在限速道路安裝測(cè)速雷達(dá)等等，很難從根本上解決安全隱患。真正有效的緩解交通事故的最有效辦法是讓車輛“學(xué)會(huì)”預(yù)防事故。目前，一種新型的安全控制系統(tǒng)-高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)可以有效幫助駕駛員有效規(guī)避危險(xiǎn),及時(shí)避免碰撞,從而挽救生命。該系統(tǒng)是一個(gè)由傳感器和處理器組成的網(wǎng)絡(luò)，能夠幫助降低駕駛員注意力不集中帶來的危險(xiǎn)，增強(qiáng)駕駛員安全。作為系統(tǒng)重要的組成部分-自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）起著至關(guān)重要的作用，它可以根據(jù)其它車輛的間隔距離和速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)行駛速度，而無需駕駛員介入。
從市場角度分析，在提高汽車安全性、舒適性和駕駛效率方面，電子控制系統(tǒng)無疑起著重要的作用。未來相關(guān)的安全技術(shù)和市場也將得到極大的拓展。據(jù)Strategy Analytics公司的市場研究報(bào)告指出，與駕駛信息相關(guān)的汽車電子市場約有7%的年復(fù)合成長率，與底盤系統(tǒng)相關(guān)的汽車電子市場則有8%的年復(fù)合成長率，而汽車安全系統(tǒng)是汽車電子領(lǐng)域增長最強(qiáng)勁的需求之一，年復(fù)合成長率高達(dá)14%。另外從技術(shù)角度看，由于駕駛員輔助系統(tǒng)涉及到大量信息的實(shí)時(shí)收集，計(jì)算和處理，作為車輛控制系統(tǒng)關(guān)鍵元器件的MCU的性能起到了決定性的作用。而隨著技術(shù)的不斷提升及汽車功能需求的復(fù)雜性增加，16位或32位 MCU為主的設(shè)計(jì)成本變得易于控制，OEM往往傾向于較高字節(jié)的MCU，32位MCU日益成為設(shè)計(jì)的首選。
為了應(yīng)對(duì)高級(jí)汽車安全功能的日益增長的市場需求和變化壓力，全球各大汽車半導(dǎo)體廠商均投入巨資進(jìn)行研發(fā)。作為全球領(lǐng)先的MCU廠商-飛思卡爾半導(dǎo)體也于近日推出了一款基于傳感器的防撞系統(tǒng)優(yōu)化的高性能32位微控制器（MCU）-MPC5561，從而大幅提升車輛安全控制系統(tǒng)的性能。
智能安全控制挽救生命
MPC5561基于Power Architecture技術(shù)，非常適用于采用圖像傳感器和雷達(dá)技術(shù)的駕駛員輔助系統(tǒng)，將高性能計(jì)算與信號(hào)處理功能很好地結(jié)合在一起，同時(shí)提供經(jīng)過驗(yàn)證的指令集架構(gòu)的可靠性和熟悉度。MPC5561在一個(gè)汽車級(jí)片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)備上集成了高性能處理功能、閃存和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，如高速圖像傳感器接口和FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制器，是專為高級(jí)汽車安全系統(tǒng)量身定制的。MPC5561支持大量基于傳感器的汽車安全系統(tǒng)，如ACC、盲點(diǎn)檢測(cè)、倒車警告、乘客位置檢測(cè)和主動(dòng)照明系統(tǒng)。這些應(yīng)用和其它高級(jí)駕駛員輔助應(yīng)用通常都需要體積小巧的印制電路板（PCB），包含緊湊而強(qiáng)大的單芯片MCU，具有很高的集成度。
MPC5561微處理器采用了飛思卡爾高能源效率的e200內(nèi)核。該內(nèi)核經(jīng)過增強(qiáng)，適用于高級(jí)汽車安全應(yīng)用。此外，它還包括一個(gè)單指令多數(shù)據(jù)流（SIMD）引擎，支持信號(hào)處理和浮點(diǎn)運(yùn)算密集的應(yīng)用。憑借軟件和針腳兼容性，基于大獲成功的MPC5500汽車微處理器平臺(tái)和設(shè)備而構(gòu)建的MPC5561，使得開發(fā)商能夠重復(fù)使用傳統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)，保護(hù)其在應(yīng)用編碼和開發(fā)工具上的投資。同時(shí)，飛思卡爾為MPC5561提供了一整套軟硬件工具，幫助用戶加快和簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。飛思卡爾還通過提供編譯器、調(diào)試器和模擬環(huán)境的獨(dú)立工具廠商，為MPC55xx系列平臺(tái)和Power Architecture技術(shù)提供第三方開發(fā)支持。此外，飛思卡爾還提供豐富的DSP庫來更好滿足設(shè)計(jì)的需求。
MPC5561產(chǎn)品特性
132MHz版本的增強(qiáng)型e200內(nèi)核，適合汽車安全應(yīng)用
單指令/多數(shù)據(jù)（SIMD）模塊，用于DSP和浮點(diǎn)運(yùn)算
可變長度編碼（VLE）功能，將代碼減少30%，以改進(jìn)代碼密度，降低存儲(chǔ)器需求
1MB的嵌入式閃存，帶有糾錯(cuò)碼（ECC）和邊寫邊讀（RWW）功能
帶有ECC的192KB靜態(tài)RAM（SRAM）
32KB的統(tǒng)一緩存（帶有線鎖），可以配置作為額外RAM
通信接口：2個(gè) FlexCAN控制器（兼容TouCAN）、4個(gè) eSCI和2個(gè) DSPI
集成的雙信道FlexRay控制器，用于車輛網(wǎng)絡(luò)
高效數(shù)據(jù)流的CrossBar架構(gòu)
32 信道的增強(qiáng)型直接內(nèi)存存取控制器
模擬和CMOS圖像傳感器的高速接口
5/3.3V 輸入/輸出（I/O）、5V模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、3.3V/1.8V總線、1.5V內(nèi)核
（1. 新鄉(xiāng)市科技局，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.新鄉(xiāng)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）
【摘 要】采用了精密的檢測(cè)電路，能夠自準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境空氣的相對(duì)濕度,并將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換后，送到處理器（AT89C51）中，然后通過軟件的編程，將當(dāng)前環(huán)境的相對(duì)濕度值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)字后，再通過數(shù)碼管來顯示；而且，通過軟件編程，再加上相應(yīng)的控制電路，設(shè)計(jì)出可以自動(dòng)的調(diào)節(jié)當(dāng)前環(huán)境的相對(duì)濕度。
關(guān)鍵詞 單片機(jī)；濕度；AT89C51；溫室大棚
0 引言
隨著科技的發(fā)達(dá)，以及人民生活水平的提高，我國的溫室大棚產(chǎn)業(yè)得到迅猛的發(fā)展，溫室是蔬菜等植物在栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，不同種類的蔬菜對(duì)濕度等生長所需條件的要求也不盡相同，為它們提供一個(gè)更適宜其生長的封閉的、良好的生存環(huán)境，從而可以通過提早或延遲花期，最終將會(huì)給我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，本設(shè)計(jì)就在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種基于89C51單片機(jī)控制的濕度控制系統(tǒng)。
1 硬件平臺(tái)
本系統(tǒng)通過單片機(jī)AT89C51及其各種接口電路來實(shí)現(xiàn)濕度的檢測(cè)。其工作原理是：電容式相對(duì)濕度傳感器的容值隨著濕度的變化而線性的變化，通過信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路將變化的電容轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的變化的電壓，再由A/D轉(zhuǎn)換器把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入到單片機(jī)中，單片機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理并通過查表得到實(shí)際測(cè)量的濕度值,之后通過單片機(jī)的各外部接口電路顯示該濕度值，或通過其與上位機(jī)的接口把此值送入到上位機(jī)進(jìn)行保存及打印等操作。
由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。RS-232-C接口（又稱EIARS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。
圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，其中下位機(jī)以單片機(jī)AT89C51為核心，配以濕度檢測(cè)和傳送電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、看門狗復(fù)位電路、串行通信電路、鍵盤和LED顯示電路及電源電路等組成。
2 軟件設(shè)計(jì)
濕度檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)智能化的系統(tǒng),它的軟件所完成的功能主要包括：
（1）采樣：單片機(jī)AT89C51能夠控制TLC1549正常工作采樣的采樣程序。
（2）顯示：單片機(jī)AT89C51把采樣來的數(shù)據(jù)
經(jīng)過濾波、二—十進(jìn)制轉(zhuǎn)換并以十進(jìn)制4位精度顯示的程序。
通信：單片機(jī)AT89C51能夠把顯示的數(shù)據(jù)通過串行通信口傳送到管理級(jí)的上位IBM-PC機(jī),然后上位機(jī)把接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
主程序流程圖如圖2。
測(cè)試就是在系統(tǒng)投入運(yùn)行前，對(duì)軟件的需求分析，設(shè)計(jì)規(guī)格說明和編碼的最終復(fù)審，是保證系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。如果要給測(cè)試下定義，可以這樣將，系統(tǒng)測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程。測(cè)試的目的在于將功能與需求不一致的地方，不符合邏輯思維的情況都反映給質(zhì)量測(cè)試部門，由質(zhì)量測(cè)試部門調(diào)配需求部門統(tǒng)一，再由開發(fā)人員進(jìn)行修改和補(bǔ)充。測(cè)試的目標(biāo)是以最少的時(shí)間和人力找出系統(tǒng)中潛在的各種錯(cuò)誤和缺陷。本次測(cè)試嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)中的流程進(jìn)行，通過此次測(cè)試，能更好的了解本次設(shè)計(jì)的流程框架和測(cè)試設(shè)計(jì)原理，并能夠解決測(cè)試中出現(xiàn)的各種問題，更好地去解決。通過濕度的改變進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
3 結(jié)論
本系統(tǒng)采用了高精度的電容式相對(duì)濕度傳感器,在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),濕度測(cè)量范圍為0～100%RH。系統(tǒng)還充分利用了AT89C51單片機(jī)自身的軟硬件資源,具有智能化、可編程、小型便攜等優(yōu)點(diǎn),因此只要選用不同的濕度傳感器,并修改相應(yīng)的軟件控制程序,本檢測(cè)系統(tǒng)就可應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及軍事等方面,可見其具有非常廣泛的應(yīng)用前景
參考文獻(xiàn)
［1］林伸茂.8051單片機(jī)徹底研究基礎(chǔ)篇[M].北京:人民郵電出版社,2004.
［2］范風(fēng)強(qiáng),等.單片機(jī)語言C51應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)集錦[M].北京:電子（下轉(zhuǎn)第198頁）（上接第107頁）工業(yè)出版社,2005.
［3］梁中明.基于DS18B20與虛擬I~(2)C總線的數(shù)字溫度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)[J].湖北 電子報(bào),2006.
［4］張世英,劉萬瑩,李仁兵.基于AT89S52單片機(jī)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[C]//中南六省（區(qū)）自動(dòng)化學(xué)會(huì)第24屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集.2006.
［5］劉迎春．傳感器原理——設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:國防科技大學(xué)出版社,2005:205-207．
今天，家電生產(chǎn)商在產(chǎn)品中集成了比以往任何時(shí)候更為豐富的用戶可選功能、更好的用戶界面以及更高的安全性。同時(shí)，家電生產(chǎn)商也在尋求通過在線校準(zhǔn)等方法來提高產(chǎn)品的可制造性。而目前在線校準(zhǔn)仍然采用非常耗費(fèi)時(shí)間的機(jī)械調(diào)整方法。當(dāng)今的嵌入式控制器能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供更為靈活的解決方案，幫助他們滿足這些不斷增加的要求。
因此，對(duì)于嵌入式半導(dǎo)體企業(yè)來說，家電市場正在飛速增長。此外，最近嵌入式微控制器(單片機(jī))在系統(tǒng)級(jí)集成方面取得很大進(jìn)展，從而使嵌入式微控制器解決方案的總體系統(tǒng)成本降到了能夠與機(jī)械或簡單模擬電路設(shè)計(jì)可比，甚至更為經(jīng)濟(jì)的程度。
傳統(tǒng)家電設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)上家電行業(yè)是機(jī)械控制方式的天下。例如，洗衣機(jī)中的循環(huán)定時(shí)器或者基本家電控制系統(tǒng)中的基本簡單模擬電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心。
此類傳統(tǒng)機(jī)械和簡單模擬設(shè)計(jì)存在的問題是每個(gè)設(shè)計(jì)只針對(duì)一種應(yīng)用，限制了硬件設(shè)計(jì)的可重用性。此外，此類傳統(tǒng)系統(tǒng)的功能通常很有限，用戶界面比較原始，經(jīng)常是使用不方便。再加上生產(chǎn)線上煩瑣費(fèi)時(shí)的機(jī)械校準(zhǔn)要求，保證家電可靠性以及精度的總體成本變得很高。當(dāng)今的家電設(shè)計(jì)工程師不僅要平衡易用性、總體系統(tǒng)成本、安全性和耐用性，同時(shí)還必須保證設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠在激烈的競爭中脫穎而出。特別是，現(xiàn)在的消費(fèi)者對(duì)于家電的要求是功能豐富，并且節(jié)能。結(jié)合多年的機(jī)械和模擬電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及目前成本和功能上可行的低成本易用嵌入式微控制器，設(shè)計(jì)工程師可以滿足所有這些要求。
本文主要探討了一些基于最新嵌入式微控制器的數(shù)字解決方案，為家電設(shè)計(jì)工程師的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更多選擇。首先，我們簡要討論一下什么是嵌入式控制以及嵌入式控制行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。接著，我們討論嵌入式微控制器技術(shù)能夠?yàn)榧译妿淼男鹿δ堋＿@些新功能包括改進(jìn)基本的家電控制功能，更高的靈活性以及更友好的用戶界面。最后，本文還將討論如何在家電設(shè)計(jì)中將電子控制和機(jī)械部分完美結(jié)合起來，同時(shí)還將討論與新的環(huán)境因素相關(guān)的挑戰(zhàn)，以及家電設(shè)計(jì)的最新熱點(diǎn)一網(wǎng)絡(luò)和連接。
嵌入式控制技術(shù)
嵌入式控制是指利用嵌入在設(shè)備中的計(jì)算機(jī)(控制器)實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)、熱水器、烤箱或其它家電設(shè)備的控制。嵌入式微控制器與桌面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的微處理器類似，是嵌入式系統(tǒng)中的主要計(jì)算部件。不同之處是其擁有更多的輸入和輸出，可以用來“感知”外部世界的信息并做出“響應(yīng)”。
目前存在多種類型的嵌入式微控制器，從最基本的4位器件直到增強(qiáng)型64位器件。而其中一些8位混合信號(hào)微控制器的內(nèi)建外設(shè)和成本優(yōu)勢(shì)使其非常適用于眾多嵌入式控制系統(tǒng)和新的家電設(shè)計(jì)。
嵌入式控制發(fā)展趨勢(shì)
嵌入式控制器市場中的一個(gè)持續(xù)趨勢(shì)是為工程師提供綜合嵌入式設(shè)計(jì)解決方案，幫助他們降低總體系統(tǒng)成本并改善可制造性。對(duì)于目前的眾多家電設(shè)計(jì)來說，功能豐富的8位嵌入式微控制器具有很高的成本效率。混合信號(hào)微控制器設(shè)計(jì)總體系統(tǒng)成本的降低以及功能的進(jìn)步使得許多傳統(tǒng)的外部簡單模擬器件已經(jīng)被整合到嵌入式微控制器中。這種集成使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可更好地組合利用數(shù)字控制器功能，以及模擬或機(jī)械器件。
這些新的綜合混合信號(hào)嵌入式控制器是傳統(tǒng)純數(shù)字處理器的進(jìn)步發(fā)展。此類新器件中集成的板上模擬外設(shè)包括比較器、運(yùn)算放大器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、參考電壓源、脈寬調(diào)制器以及眾多通信外設(shè)。而所有這些都置于軟件的控制之下。
基本控制
通常，當(dāng)提起微控制器中，首先想到的都是系統(tǒng)級(jí)控制、定時(shí)、數(shù)學(xué)計(jì)算器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及通信接口。微控制器的所有這些功能為家電設(shè)計(jì)人員提供了幾乎無限的新工具資源，從而可以改善家電產(chǎn)品的易用性和靈活性，同時(shí)還可以增強(qiáng)基本功能并滿足日益苛刻的安全要求。
這些嵌入式控制器支持增加定時(shí)事件，如當(dāng)電費(fèi)最低的時(shí)候打開洗碗機(jī)，或者利用先進(jìn)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制算法對(duì)家電的電動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行動(dòng)態(tài)電源管理。因此，許多家電的基本控制也已經(jīng)達(dá)到一個(gè)新的水平。
用戶界面
嵌入式控制器可幫助設(shè)計(jì)工程師為家電消費(fèi)者設(shè)計(jì)出更先進(jìn)更易用的界面。現(xiàn)在的家電設(shè)計(jì)工程師需要面對(duì)大量的用戶輸入和反饋器件，它們提供實(shí)時(shí)的狀態(tài)更新，傳遞復(fù)雜的用戶選項(xiàng)或者為用戶提供危險(xiǎn)警告。發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)被用于眾多家電設(shè)計(jì)中，但現(xiàn)在設(shè)計(jì)工程師走得更遠(yuǎn)了一步，可以利用液晶顯示屏或七段LED顯示來顯示用戶友好的數(shù)碼和字母文本。
這些顯示技術(shù)，配合數(shù)字鍵盤甚至觸摸屏等輸入設(shè)備使用戶界面更直觀，更易于使用，同時(shí)還可以支持更復(fù)雜的任務(wù)。嵌入式微控制器甚至還可以利用警報(bào)音來獲得用戶有安全問題或輸入不正確，或者利用語音命令來完成輸入。
機(jī)械電子技術(shù)
機(jī)械電子技術(shù)是傳統(tǒng)機(jī)械和新出現(xiàn)的嵌入式微控制器數(shù)字控制技術(shù)的融合。通過將傳統(tǒng)的機(jī)械子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為基于數(shù)字和模擬的系統(tǒng)，機(jī)械電子技術(shù)為設(shè)計(jì)帶來了電子智能。與傳統(tǒng)機(jī)械或簡單模擬設(shè)計(jì)相比，機(jī)械電子系統(tǒng)可以更精確的進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。
同時(shí)，管理部門的要求和消費(fèi)者的期望推動(dòng)了在電子技術(shù)在白色家電和廚房設(shè)備中的應(yīng)用。電子學(xué)技術(shù)能夠以比機(jī)械方式高得多的精度和準(zhǔn)確度測(cè)量和控制水溫、時(shí)間、渾濁度以及壓力。嵌入式微控制器輸出激勵(lì)控制繼電器、讀取開關(guān)值、激勵(lì)電路并監(jiān)控系統(tǒng)故障，完成這些功能所需要的組件重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械方式。
結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及嵌入式微控制器的控制能力，設(shè)計(jì)人員可以滿足要求苛刻的家電行業(yè)的需求，同時(shí)還可以增強(qiáng)產(chǎn)品功能和性能，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠從競爭產(chǎn)品中脫穎而出。
環(huán)境因素
除了消費(fèi)者需要功能更豐富的家電以外，政府管理要求、環(huán)境以及節(jié)約成本等因素也推動(dòng)家電向更為節(jié)能的方向發(fā)展。這些要求有望使未來的家電更安全、更安靜、更節(jié)能和節(jié)水。
嵌入式微控制器可以監(jiān)控家電設(shè)備的能源使用情況、噪聲水平、耗水情況以及其它影響環(huán)境的因素。現(xiàn)在，通過低成本嵌入式微控制器，家電設(shè)計(jì)工程師也可以分享到數(shù)字信號(hào)調(diào)理以及基于數(shù)學(xué)算法的控制系統(tǒng)(如功率因數(shù)校正和變頻算法)的進(jìn)步。低成本嵌入式微控制器可以提供更可靠的設(shè)計(jì)和更智能的故障恢復(fù)性能，因此工程師可以設(shè)計(jì)出更安全的家電設(shè)備(如烤箱或烤爐)。
連接功能
連接功能是指家電設(shè)備的遠(yuǎn)程通信能力，可以是接收故障排除診斷信息、改變家電設(shè)備設(shè)置，或者是集中控制能源使用情況。
計(jì)算機(jī)的存在提供了兩大主要優(yōu)點(diǎn)：通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過提供多種通信能力，嵌入式控制技術(shù)為家電設(shè)計(jì)人員提供了這兩大特性。例如電力線 控制(PLC)、紅外(IR)通信、因特網(wǎng)協(xié)議訪問(如TCP／IP)，甚至利用射頻(RF)技術(shù)的無線控制。結(jié)合這些功能以及嵌入式微控制器在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)信息的能力，設(shè)計(jì)工程師可以方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)診斷和校準(zhǔn)、用戶使用跟蹤、系統(tǒng)級(jí)監(jiān)控以及集中能源控制等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
如果洗衣機(jī)能夠從生產(chǎn)商的服務(wù)中心下載診斷信息，甚至能夠遠(yuǎn)程修正他們，不需要消費(fèi)者在家里等上好多個(gè)小時(shí)等服務(wù)人員上門來檢查，那么該有多么棒啊。
嵌入式控制器提供的另一種形式的設(shè)備內(nèi)連接是家電設(shè)備內(nèi)不同模塊間的通信，不需要布成本高并且經(jīng)常不可靠的線纜。例如，在用戶顯示板和洗衣機(jī)的馬達(dá)控制單元之間的連接。利用這種連接能力，設(shè)計(jì)人員還可以創(chuàng)建可在多個(gè)平臺(tái)上重利用的更為模塊化的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)場維修時(shí)，維修人員也可以更容易地更換這些模塊。
這些潛在的功能增強(qiáng)有望將今天的家電設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新的水平。家電以及家電產(chǎn)品子模塊之間互相通信實(shí)現(xiàn)節(jié)能，通過在線服務(wù)保證家電存放，以及通過與遠(yuǎn)程維修服務(wù)中心的連接來保證可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。未來，消費(fèi)者將會(huì)把這些功能做為基本的要求，就象今天消費(fèi)者對(duì)于家庭或工作場所必須擁有寬帶或高速連接的要求一樣。
嵌入式控制器應(yīng)用舉例
下面，我們來看一下利用嵌入式微處理器實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)功能的一些非常基本的家電設(shè)計(jì)實(shí)例。首先，我們看一下傳統(tǒng)家用機(jī)械式溫度控制裝置以及嵌入式微控制器如何為此類家用電器的設(shè)計(jì)帶來革命。然后，我們?cè)倏匆幌滦⌒偷统杀厩度胧轿⒖刂破魅绾螢闇乜仉姞t等設(shè)備增加基本的安全功能以及額外的控制精度。
機(jī)械式溫度控制
圖1是一個(gè)目前許多家庭中常見的典型機(jī)械式溫度控制裝置。完全機(jī)械式單元，沒有任何主動(dòng)式電子器件。
圖2顯示的是該機(jī)械式溫度控制裝置的基本框圖，以及所有內(nèi)部器件。通過左右滑動(dòng)機(jī)械控制桿，用戶可以設(shè)置所需要的溫度。室溫反饋機(jī)制就是一個(gè)簡單的指釷指示器，連接到一個(gè)機(jī)械溫度傳感器來顯示溫度。一個(gè)類似的指示機(jī)構(gòu)用來顯示用戶設(shè)定的溫度。隨著溫度升降，溫度控制裝置斷開或連接加熱單元的有線連接觸點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。具體是利用一個(gè)雙金屬彈簧隨著室溫的變化而產(chǎn)生形變來實(shí)現(xiàn)的。在這一單元中，連接到彈簧的機(jī)械式溫度指針臂是給用戶的反饋。刻度盤用來顯示所設(shè)定的溫度，而觸點(diǎn)開關(guān)則是到加熱單元的輸出。
要將機(jī)械式設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為基于嵌入式微控制器的解決方案，所有這些構(gòu)建單元都必須利用電子器件來代替。
圖3就是一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)。用戶反饋通過LCD顯示屏，用戶輸入則采用上／下按鈕以及滑動(dòng)開關(guān)，溫度測(cè)量利用低成本溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，加熱單元控制則利用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)三極管(MOSFET)開關(guān)實(shí)現(xiàn)。新的設(shè)計(jì)中，利用低成本嵌入式微控制器實(shí)現(xiàn)集中控制。
這一電子溫控器比機(jī)械式溫控器有以下方面的改進(jìn)。
首先，利用LCD顯示屏顯示信息，用戶可以看到有關(guān)加熱系統(tǒng)的更詳細(xì)信息。包括設(shè)定的溫度、當(dāng)前溫度、設(shè)備工作時(shí)的控制信息等等。
基于嵌入式微控制器的溫控器單元提供了更為準(zhǔn)確的溫度測(cè)量和控制功能。同時(shí)還設(shè)計(jì)工程師還可充分利用現(xiàn)在數(shù)學(xué)控制算法來提高溫度控制精度。該硬件單元可以很方便地改造用于不同的溫控應(yīng)用，因此消費(fèi)者可以根據(jù)其功能和成本偏好來選擇合適的單元。簡單修改嵌入式微控制器軟件就可以實(shí)現(xiàn)更多增強(qiáng)功能，例如七天／多天定時(shí)器(相對(duì)于簡單的每天定時(shí))，甚至可以實(shí)現(xiàn)“獨(dú)立區(qū)域控制”。
電爐等電炊具的溫度控制
電爐等電炊具的溫控開關(guān)是另一個(gè)很好的例子，簡單地增加一個(gè)極低成本的小型嵌入式微控制器就可以大幅提高設(shè)備的功能。
圖4顯示是一個(gè)目前廚房電炊具(如電爐、電煮鍋以及電炸鍋)中常用的典型可調(diào)節(jié)機(jī)械式溫控單元。該單元利用可調(diào)節(jié)的機(jī)械溫控器來調(diào)節(jié)電爐的熱量輸出。機(jī)械式溫控裝置的主要缺點(diǎn)包括必須在工廠進(jìn)行機(jī)械校準(zhǔn)，性能差，精度低，并且容易磨損。
圖4中的機(jī)械式電爐溫度控制單元可以容易地轉(zhuǎn)換為簡單的電子電路，如圖5所示，采用一個(gè)TRIAC(三端雙向可控硅)和一個(gè)電容性電源以及一個(gè)低成本微型控制器。與機(jī)械式溫控開關(guān)相比，可控硅控制電路的優(yōu)點(diǎn)之一是可以實(shí)現(xiàn)更為精確的控制，因?yàn)榧訜釂卧且浴伴_”和“關(guān)”的方式精確控制的，可以實(shí)現(xiàn)更好的溫度控制。這也意味著溫控單元不需要在工廠中校準(zhǔn)，因?yàn)榧訜釂卧拈_并是按照嚴(yán)格的時(shí)間周期進(jìn)行的。而且，即使長時(shí)間使用，電路也不容易磨損。
讓我們看一下這一電路的內(nèi)部工作情況。這個(gè)基于嵌入式微控制器的電路采用相位或半波計(jì)數(shù)使TRIAC導(dǎo)通，從而使加熱單元工作。通過在每個(gè)半波的一部分時(shí)間內(nèi)使TRIAC(TRCl)導(dǎo)通，可以實(shí)現(xiàn)相位控制，與脈寬調(diào)制(PWM)類似。該方法的優(yōu)點(diǎn)是為負(fù)載提供功率的波型頻率沒有變化，仍然為交流電輸入頻率。控制加熱單元時(shí)，這一點(diǎn)并非必需的，但當(dāng)用于燈光控制時(shí)卻是絕對(duì)必需的，因?yàn)槿搜勰軌蚋惺艿竭@種頻率變化。
對(duì)于加熱單元這樣的負(fù)載，嵌入式微控制器在交流電輸入波形的過零點(diǎn)開始使TRIAC導(dǎo)通整個(gè)周期。通過跳過半波周期來完成溫度或熱量控制。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是可幫助減輕電磁干擾(EMI)以及反饋到電源線的噪聲輻射。基于嵌入式微控制器的電爐還可以增加多種其它功能，而這些在采用機(jī)械式溫控開關(guān)時(shí)是不可能的。例如，對(duì)于用于煮或燉的電爐產(chǎn)品來說，沸騰點(diǎn)控制通常會(huì)滯后，但對(duì)于嵌入式設(shè)計(jì)，可以更準(zhǔn)確地控制沸騰點(diǎn)。新設(shè)計(jì)還提供了安全功能，例如，當(dāng)烹調(diào)完畢后，如果用戶忘記關(guān)閉電源，那么系統(tǒng)可以自動(dòng)將其關(guān)閉，甚至還可以提醒用戶爐子仍在通電，整個(gè)電爐還是熱的。增加一個(gè)簡單的溫度傳感器就可以提供準(zhǔn)確的溫度控制，同時(shí)利用數(shù)學(xué)算法還可以提高能源效率。
其它優(yōu)勢(shì)
嵌入式微控制器不僅可以提高家用電器的整體性能和可靠性，而且還可幫助產(chǎn)品從競爭中脫穎而出。例如，不僅僅局限于提供功能有限、成本具有競爭力的電爐產(chǎn)品，通過在家電產(chǎn)品中利用嵌入式微控制器，家電生產(chǎn)商還可以提供具有更高能源效率以及安全功能的產(chǎn)品。基于嵌入式微控制器的新設(shè)計(jì)還支持設(shè)計(jì)基于同樣同樣硬件設(shè)計(jì)的多種平臺(tái)產(chǎn)品，功能差異通過嵌入式微控制器軟件編碼實(shí)現(xiàn)。
基于嵌入式微控制器的智能電路還可改善家電產(chǎn)品的可制造性，減少了生產(chǎn)線上機(jī)械器件成本高昂且耗時(shí)的校正過程。同時(shí)，今天的消費(fèi)者對(duì)于環(huán)境問題更為關(guān)注。再加上新的政府管制要求，對(duì)于安全和環(huán)境友好的要求也越來越高。
結(jié)語
【關(guān)鍵詞】低功耗；省電模式；睡眠模式；深度睡眠模式
1.引言
隨著越來越多的電子設(shè)備由電池供電，低功耗問題已越來越受到關(guān)注。近年來，微控制器制造商也不斷在使用新的方式來控制功耗，比如說設(shè)計(jì)各種各樣的電子開關(guān)。通過從電子開關(guān)芯片的部件上減小功率，可以極大減少能耗的輸出。另外在電壓監(jiān)控電路方面也有一些研究，持續(xù)使用也可以有效的減少能耗。因此，
對(duì)于任何電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，功耗都是其重要的考慮因素。尤其是對(duì)于位于無數(shù)現(xiàn)代設(shè)備核心的嵌入式系統(tǒng)和能使這些大部分系統(tǒng)工作的微控制器。嵌入式系統(tǒng)在市場中的拓展應(yīng)用，應(yīng)用的領(lǐng)域如便攜式電子產(chǎn)品，計(jì)量應(yīng)用和醫(yī)療設(shè)備，使得功耗成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的考慮之一。重要的是，一個(gè)微控制器不僅消耗盡可能少的功率，并且還有允許最小功耗設(shè)計(jì)的功能。為了設(shè)計(jì)出最好的系統(tǒng)，工程師必須了解一個(gè)微控制器可能提供的所有的節(jié)電功能，功能包括選擇最好的設(shè)備，以及如何利用利用這些特性來達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的能源利用。
2.影響微處理器的能耗因素
影響微處理器的能耗因素主要有兩個(gè)：動(dòng)態(tài)功率和靜態(tài)功率。
動(dòng)態(tài)功率的消耗目前是由數(shù)字邏輯開關(guān)引起的，這時(shí)微控制器處于主動(dòng)模式。動(dòng)態(tài)功率主要受到時(shí)鐘速度的影響，另外是受到電壓和溫度的影響。因此，動(dòng)態(tài)功率的控制在很大程度上是時(shí)鐘速度的控制。
靜態(tài)功率的消耗是當(dāng)主時(shí)鐘被禁用時(shí)，微控制器處于斷電模式引起的。靜態(tài)功率主要是由晶體管漏和電壓控制器所使用的電流產(chǎn)生的。對(duì)于許多的微控制器來說，還需要必要的邏輯時(shí)鐘來從靜態(tài)功耗模式中恢復(fù)操作（比如看門狗定時(shí)器）。靜態(tài)功率主要受到電壓高低和溫度的影響，這兩者也是對(duì)晶體管漏電流產(chǎn)生的重要因素。因此，盡管大部分的靜態(tài)功耗取決于設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造過程。
通過以上分析電壓對(duì)動(dòng)態(tài)功率和靜態(tài)功率都有影響，最低供電電壓對(duì)微控制器的低功耗來說是非常關(guān)鍵的。可以通過公式1得到平均電流。平均電流可以用來評(píng)估低功率性能。平均電流越小，低功率性能越好。
平均電流
= （（iActive x tActive）+（iSleep x tSleep））/（tActive+ tSleep） （1）
3.新低功耗技術(shù)
從現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展上看，目前已實(shí)現(xiàn)讓微控制器進(jìn)入睡眠模式來降低應(yīng)用中的功耗。但是隨著微控制器變得越來越復(fù)雜，使用上也越來越先進(jìn)，該方式的不足之處也隨之出現(xiàn)。把傳統(tǒng)的微控制器和市場上未來10年到20年所需要的由電池供電的產(chǎn)品相比，傳統(tǒng)的睡眠模式已不再適用。現(xiàn)在大多數(shù)電子產(chǎn)品均需要極低功率消耗。
最近，制造商在微控制器中采用了更新模式來減少低功耗，這種微控制器可以抵消由日益復(fù)雜化和幾何圖形日益變小帶來的負(fù)面影響。這種模式稱之為深度睡眠模式。在高級(jí)模式中，處于深度睡眠的各種各樣的裝置都在以同樣的方式運(yùn)行。使用嵌入式軟件控制開關(guān)的芯片的重要區(qū)域，不再有能量消耗。通過去除了芯片某些領(lǐng)域的功率，晶體管漏也被刪除，電池壽命顯著延長。盡管制造商們改進(jìn)睡眠模式的程度有所提高，但是睡眠電流降低80%是常見的。事實(shí)上，現(xiàn)在一些微控制器可以在睡眠模式中實(shí)現(xiàn)低達(dá)20nA的電流。將低電流和可以低自放電率的電池聯(lián)系起來，深度睡眠模式可以作為應(yīng)用程序存在很長時(shí)間。
4.低功耗的實(shí)現(xiàn)
1）盡可能的使微控制器處于斷電模式
處于操作模式的微控制器會(huì)比處于斷電模式的微控制器消耗更多的電流。如方程式2所描述的，我們可以使微控制器處于斷電模式來減少平均電流。通常我們使用低功率指令來達(dá)到斷電模式，使用WDT使微控制器從睡眠模式恢復(fù)過來。我們可以配置WDT的時(shí)長來達(dá)到一種長時(shí)間的斷電狀態(tài)。對(duì)于某些微控制器來說，WDT時(shí)期可以長達(dá)多天。我們可以通過長時(shí)間的斷電來達(dá)到低功耗。
2）在睡眠模式時(shí)減少設(shè)備的使用可以降低功耗
睡眠模式的電力消耗（數(shù)碼睡眠）是由電流斷電和電流斷電引起的。如果一個(gè)模塊式活躍的，它將消耗一些電流，甚至是當(dāng)微控制器處于睡眠模式時(shí)。在進(jìn)入睡眠模式之前，禁用不必要的模塊，可以降低數(shù)碼睡眠模式的電流，同時(shí)有助于低功率設(shè)計(jì)。一些重要的模塊，比如BOR，可能仍然活躍在睡眠模式中，由于睡眠狀態(tài)有很長的工作周期，這是降低平均電流的重要因素，對(duì)于低功耗高性能也非常重要。
3）降低工作電壓
減少設(shè)備的工作電壓，即Vdd，是一個(gè)降低整體功耗的有用步驟。當(dāng)開始消耗功耗時(shí)，功耗主要受時(shí)鐘速度的影響。當(dāng)設(shè)備處于睡眠模式時(shí)，晶體管的漏電流是關(guān)鍵。在低電壓時(shí)，切換系統(tǒng)時(shí)鐘需要少的電流，晶體管漏也需要少的電流。
重要的是，要注意如何降低工作電壓降低的最大允許操作的頻率。選擇允許應(yīng)用程序以其最大速度運(yùn)行的最優(yōu)電壓。請(qǐng)參考所給定設(shè)備電壓的最大工作頻率的設(shè)備數(shù)據(jù)表。
4）使用新的極端低功率模式
在深度睡眠模式或LPM5模式下，CPU 和所有設(shè)備，除了RTCC、DSWDT和液晶（LCD設(shè)備）外，都不提供電源。此外，深度睡眠模式會(huì)降低Flash，SRAM和電壓監(jiān)控電路的功率。這顯示深度睡眠模式比其他的任何操作模式都能降低功耗。大多數(shù)設(shè)備的典型睡眠模式電流小于50nA。四個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)保留在DSGPRx寄存器中，這個(gè)寄存器可以用來保存一些應(yīng)用程序的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在深度睡眠模式中，I/Q系統(tǒng)和32kHz晶體振蕩器（Timer1和SOSC）仍處于運(yùn)行狀態(tài)，所以深度睡眠模式不中斷應(yīng)用程序的操作。中斷RTCC，喚醒超低功耗，DSWDT超時(shí)，外部中斷O（INTO），MCLR或POR可以喚醒在深度失眠模式的設(shè)備。在喚醒設(shè)備的同時(shí)，恢復(fù)工作復(fù)位向量。深度睡眠模式允許一個(gè)設(shè)備達(dá)到盡可能低的靜態(tài)功率。代價(jià)是，固件蘇醒后必須重新初始化。因此，深度睡眠模式最好用于需要長壽電池和長時(shí)間睡眠的應(yīng)用程序。
5）正確配置端口針
微控制器都有雙向I/Q針，這些針有模擬輸入功能。值得注意的是，將信號(hào)應(yīng)用于這些針，就能消耗最少的功率。
A.配置未使用的端口針
如果一個(gè)端口針未被使用，它會(huì)被孤立起來毫無聯(lián)系性，但它會(huì)被配置為輸出針的高狀態(tài)和低狀態(tài)。或者它被配置為有外部電阻（大約10 kΩ）的輸入。如果配置為輸入，只有針輸入泄露電流通過針口（如果針與Vdd或Vss直接連接，相同的電流則會(huì)流過）。兩個(gè)選項(xiàng)允許針被推后使用，可以對(duì)硬件的輸入或者輸出不做修改。
B.數(shù)字輸入
數(shù)字輸入插口消耗最少的功率時(shí)，是在輸入電壓靠近Vdd附近或Vss附近。如果輸入電壓之間的中點(diǎn)附近Vdd，Vss，數(shù)字輸入緩沖區(qū)內(nèi)的晶體管偏見在線性區(qū)域會(huì)消耗大量的電流。如果這樣就可以配置為模擬輸入，數(shù)字緩沖是關(guān)閉，減少電流以及總控制器電流。
C.模擬量輸入
模擬輸入有一個(gè)非常高阻抗，所以他們消耗很少的電流。他們將當(dāng)前消費(fèi)低于一個(gè)數(shù)字輸入，如果應(yīng)用電壓通常會(huì)集中Vdd和Vss之間。有時(shí)是適當(dāng)?shù)暮涂赡艿臄?shù)字輸入配置為模擬輸入時(shí)，數(shù)字輸入必須去一個(gè)低功率狀態(tài)。
D.數(shù)字輸出
沒有額外的電流被數(shù)字輸出接腳除了當(dāng)前經(jīng)歷銷權(quán)力外部電路。密切關(guān)注外部電路來減少他們當(dāng)前的消費(fèi)。
6）使用高價(jià)值上拉電阻
更多情況下使用較大的上拉電阻等I / O別針MCLR，I2C?信號(hào)，開關(guān)和不同電阻規(guī)格。例如，一個(gè)典型的I2C牽引為4.7 k。然而，當(dāng)I2C傳輸和拉一條線低，這對(duì)每個(gè)總線電流消耗近700 uA 3.3 v。通過增加大小的I2C引體向上10 k，當(dāng)前可以減半。這種技術(shù)是特別有用的情況下牽引可以增加到一個(gè)非常高的電阻如100k或1M。
5.總結(jié)
通過引入新的低功耗技術(shù)，我們可以繼續(xù)關(guān)注能耗作為一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)果是不僅令人印象深刻的設(shè)備功能和性能，但功耗低于長期行業(yè)最低。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)低功耗應(yīng)用程序，方法是很重要的從低功率的角度設(shè)計(jì)的所有方面。本文討論的都是什么導(dǎo)致功耗，在新的低功耗模式進(jìn)行了初步調(diào)查，介紹了方法來達(dá)到極端的低功耗設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]Jason Tollefson， “Achieving extremely low power for portable apps”，Electronic PRODUCTS， Feb.2010. （references）.
[2]E. Schlunder， “Deep Sleep Mode on Microchip PIC18 and PIC24 Microcontrollers”
[3]“MSP430F21x2 Mixed Signal Microcontroller Data Sheet” （SLAS578D）， Texas Instruments Inc.， 2007.
[4]Brant Ivey，nanoWatt and nanoWatt XLP? Technologies：An Introduction to Microchip’s Low-Power Devices.
